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DE69229913T2 - Miktionunterstützungsvorrichtung - Google Patents

Miktionunterstützungsvorrichtung

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Publication number
DE69229913T2
DE69229913T2 DE69229913T DE69229913T DE69229913T2 DE 69229913 T2 DE69229913 T2 DE 69229913T2 DE 69229913 T DE69229913 T DE 69229913T DE 69229913 T DE69229913 T DE 69229913T DE 69229913 T2 DE69229913 T2 DE 69229913T2
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DE
Germany
Prior art keywords
action potentials
nerve fibers
diameter nerve
sacral
electrical contact
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE69229913T
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English (en)
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DE69229913D1 (de
Inventor
Graham Creasey
Zi-Ping Fang
J. Thomas Mortimer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Case Western Reserve University
Original Assignee
Case Western Reserve University
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Publication date
Application filed by Case Western Reserve University filed Critical Case Western Reserve University
Application granted granted Critical
Publication of DE69229913D1 publication Critical patent/DE69229913D1/de
Publication of DE69229913T2 publication Critical patent/DE69229913T2/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36007—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of urogenital or gastrointestinal organs, e.g. for incontinence control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02—Details
    • A61N1/04—Electrodes
    • A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
    • A61N1/0551—Spinal or peripheral nerve electrodes
    • A61N1/0556—Cuff electrodes

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Technik der selektiven Nervenstimulation. Die Erfindung findet besonders Anwendung in Verbindung mit der Miktionssteuerung und wird mit besonderen Bezug auf diese beschrieben. Es wird zu verstehen sein, daß die Erfindung auch auf Steuerungssysteme für Darminkontinenz, Peniserektion und andere anwendbar ist.
  • Die an der Blasen-, Darm- und Geschlechtsfunktion beteiligten Organe werden zu einem großen Teil über die zweiten, dritten und vierten sakralen Spinalnerven (S&sub2;, S&sub5; und S&sub4;) gesteuert. Während normalerweise ein Anteil von Wurzeln für eine besondere Funktion überwiegt, gibt es beträchtliche Überschneidungen. Beispielsweise ist der sakrale Spinalnerv S&sub3; der Hauptstimulus sowohl für die Blasen- als auch die Rektalwandkontraktion. Sowohl die Blasen- als auch die Rektalwandkontraktion werden auch von sakralen Spinalnerven S&sub4; und/ oder S&sub2; gesteuert. Die Sphinkter werden wahrscheinlich hauptsächlich durch S&sub4; innerviert, obwohl der Urethralsphinkter bedeutende Beiträge von S&sub3; aufweist Also gibt es bei der Anwendung einer künstlichen Stimulus die Schwierigkeit, die Blase zu kontrahieren, ohne den Urethralsphinkter zu kontrahieren, und das Rektum zu kontrahieren, ohne den Analsphinkter zu kontrahieren.
  • Der äußere Urethralsphinkter erhält Stimulation an den sakralen Vorderwurzeln, um die Kontraktion zu bewirken, so daß der Urinfluß blockiert wird. Um die Blase zu entleeren, werden bei einer gesunden Person die Blasendetrusormuskeln kontrahiert, um Urin gleichzeitig mit der Entspannung des Urethralsphinkters auszustoßen, um den Durchfluß von Urin zu ermöglichen. Die Kontraktion der Blase wird auch durch die sakralen Vorderwurzeln gesteuert Genauer, die Kontraktion der Blasendetrusormuskeln wird durch S&sub3;-Nerven mit kleinerem Durchmesser gesteuert, und die Kontraktion des Urethralsphinkters wird durch S&sub3;-Nerven mit größerem Durchmesser gesteuert, die sich in denselben Wurzeln vermischen.
  • Früher wurde eine elektrische Stimulation angewendet, um die Blase und den Darm zu steuern. Die früheren Versuche waren auf drei Techniken konzentriert direkte Stimulation des Detrusors, Aktivierung des Detrusors durch Stimulation des Conus medullaris und Aktivierung des Detrusors durch Sakralwurzel- oder Spinalnervensimulation mit beträchtlicher Rhizotomia posterior. Alle drei Verfahren leiden an demselben Problem. Sie bewirken alle die Kontraktion der Blase, um Urin auszustoßen, gleichzeitig mit der Kontraktion des äußeren Urethralsphinkters, der den Urinfluß blockiert Die Rhizotomia-Technik führt ebenfalls zum Verlust der Erektion beim Mann. Es würde vorteilhaft sein, wenn die Kontraktion des Sphinkters selektiv blockiert werden könnte.
  • Techniken, die zum Blockieren der Nervenimpulse zur Verfügung stehen, werden diskutiert, beispielsweise in "A Technique for Collision Block of Peripheral Nerve: Single Stimulation Analysis", von den Honert und Mortimer, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Bd. BME-28, Nr. 5, Mai 1981, Seiten 373-378, und in "Generation of Unidirectionally Propagated Action Potentials in a Peripheral Nerve by Brief Stimuli", von den Honert und Mortimer, Science, Bd. 206. Dezember 1979, Seiten 1311-1312. Die Fig. 1-c der IEEE-Veröffentlichung offenbart eine einzige Manschettenelektrode mit einem Aufbau wie in Anspruch 1 der Erfindung. Mit den Techniken von von den Honert und Mortimer wird ein Nervenimpuls oder ein Aktionspotential erzeugt, das sich zum Gehirn bewegt. Wenn der künstlich erzeugte Nervenimpuls einen motorischen Impuls trifft, der sich vom Gehirn weg bewegt, wird der motorische Impuls durch Kollision blockiert. Das heißt, daß das künstlich erzeugte Aktionspotential das motorische Aktionspotential aufhebt. Wenn eine der Techniken von von den Honert und Mortimer anwendet würde, könnte sie verwendet werden, um die gleichzeitige Entspannung sowohl der Blasenkontraktionsmuskeln als auch des Urethralsphinkters zu bewirken. Außerdem werden die Blasenkontraktionsmuskeln und der Urethralsphinkter bei verknüpften Absichten betätigt.
  • Eine Technik zum resistenten Erschöpfungsanspannen von Muskeln von Labortieren, besonders der Hinterbeinmuskeln von Katzen, wird in "A Methode for Attaining Natural Recruitment Order in Artificially Activated Muscles", Zi-Ping Fang und J. Thomas Mortimer, IEEE Ninth Annual Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society, 1987, beschrieben. Das Anwenden eines elektrischen Potentials (oder Stroms) mit einer geeigneten Amplitude entlang der Länge eines Nervs bewirkt ein Aktionspotentials, daß sich in beiden Richtungen von der Stimulationsstelle fortpflanzt. In der Technik von von den Honert und Mortimer wird ein Gegenstrom auf nur einer Seite der Elektrode angelegt, wobei Gegenstrom eine ausreichende Magnitude hat, um die Fortpflanzung des Aktionspotentials in der Richtung von der Anregungsstelle zu blockieren. In der Technik von Fang und Mortimer wird der Gegenstrom reguliert, um Nervenfasern mit großem Durchmesser zu blockieren, während dem Aktionspotential an den Fasern mit kleinem Durchmesser erlaubt wird, sich hinter dem Ende der Elektrode fortzupflanzen. Das Aktionspotential. das sich an den nicht blockierten Fasern mit kleinem Durchmesser fortpflanzt, bewirkt das Beugen der Hinterbeinmuskeln mit verhältnismäßig wenig Kraft und geringer Anspannung.
  • Die vorliegende Erfindung erwägt eine neue und verbesserte Technik zum Unterscheiden von Aktionspotentialen, die für verschiedene Organe bestimmt sind.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Technik zur Unterscheidung zwischen Aktionspotentialen zur Verfügung gestellt, die sich entlang eines normalen Nervenbündels fortpflanzen und die für verschiedene Endorgane bestimmt sind, und Aktionspotentiale werden an Nervenfasern erzeugt, die sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Endorgan verbunden sind, wobei Aktionspotentiale, die sich zu einem der Endorgane fortpflanzen, blockiert werden können.
  • Elektrische Ströme werden an eine Elektrode angelegt, die um ein Nervenbündel herum gelegt werden kann, so daß Aktionspotentiale erzeugt werden können und diese sich von der Elektrode an den Nervenfasern, die mit einem von den Endorganen auswählbaren Endorgan verbunden sind, fortpflanzen.
  • Aktionspotentiale können an einem Nervenbündel initiiert werden, das Nerven einschließt, die zu den Detrusormuskeln und zu dem Urethralsphinkter fließen. Aktionspotentiale können bewirkt werden, die von der zum Rückenmark oberen Elek trode an zumindest den Nervenfasern, die für den Urethralsphinkter bestimmt sind, für Kollosionsblockierungsaktionspotentiale ausgehen, die aus dem Rückenmark stammen, so daß sich der Urethralsphinkter entspannen kann. Gleichzeitig können Aktionspotentiale erzeugt werden, die stromabwärts an den Nervenfasern fließen, die mit dem Detrusormuskeln verbunden sind, nicht aber an den Nervenfasern, die mit dem Urethralsphinkter verbunden sind.
  • Ein Vorteil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der, daß sie Aktionspotentiale ermöglicht, die selektiv an Teilen eines Nervenbündels erzeugt werden können.
  • Ein anderer Vorteil der Vorrichtung ist der, daß sie Aktionspotentiale ermöglicht, die entlang einer Untergruppe von Nervenfasern innerhalb eines Bündels übertragen werden können, wobei die Untergruppe mit einem ersten Endorgan oder Muskel verbunden ist, zum Ausschluß der Nervenfasern, die mit anderen Endorganen verbunden sind.
  • Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist der, daß sie es ermöglicht, die Blase zu entleeren, ohne Detrusor- und Sphinktermuskeln bei verknüpften Absichten zu betätigen.
  • Darüber hinausgehende weitere Vorteile der Vorrichtung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung gezeigt.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung kann in mehreren Teilen und Anordnungen von Teilen und in mehreren Schritten und Anordnungen von Schritten Form annehmen. Die Zeichnungen beabsichtigen nur die Veranschaulichung der Erfindung und werden nicht als deren Beschränkung entwickelt.
  • Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die die Anordnung der Elektroden zur Steuerung der Blase und anderer Organe veranschaulicht;
  • Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung, die den Elektrodenaufbau veranschaulicht;
  • Fig. 3 ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung einer der Elektroden von Fig. 1 und
  • Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der Blockadeschwelle gegenüber dem Faserdurchmesser.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Mit Bezug auf Fig. 1 werden verschiedene tiefere Abdominalorgane durch Aktionspotentiale gesteuert, die sich vom Gehirn, durch das Rückenmark und durch sakrale Vorderwurzeln zu den Endorganen fortpflanzen. Genauer, Aktionspotentiale, die sich entlang der sakralen Vorderwurzeln S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; fortpflanzen, steuern die Peniserektion, Blasenentleerung und Defäkation.
  • Zunächst wird die Blasenentleerung betrachtet. Blase 10 und Urethralsphinkter 12 werden durch Aktionspotentiale gesteuert, die sich von dem Rückenmark 14 in erster Linie, aber nicht nur, an einem links-rechts-symmetrischen Paar von S&sub3;-Sakralvorderwurzeln fortpflanzen.
  • Die S&sub3;-Sakralvorderwurzel schließt Bündel 16a, 16b von Nervenfasern ein, die Fasern mit größerem Durchmesser 18a, 18b und Fasern mit kleinerem Durchmesser 20a, 20b umfassen. Die Fasern mit größerem Durchmesser verbinden das Rückenmark 14 und den Urethralsphinkter 12. Aktionspotentiale, die entlang der Nervenfasern mit größerem Durchmesser fließen, bewirken, daß der Urethralsphinkter kontrahiert, was den Auslaß aus der Blase 10 blockiert Bei einer gesunden Person bewirkt das Gehirn einen gleichmäßigen Strom von Aktionspotentialen, die entlang der Fasern mit größerem Durchmesser 18a, 18b fließen, um den Urethralsphinkter kontrahiert zu halten. Wenn die Blase entleert ist, wird der Fluß von Aktionspotentialen durch die Nervenfasern mit größerem Durchmesser beendet, was die Entspannung des Sphinkters erlaubt.
  • Die kleineren Nervenfasern 20a, 20b verbinden das Rückenmark und die Blase, insbesondere die Detrusormuskelschicht, die bewirkt, daß die Blase kontrahiert wird. Bei einer gesunden Person transportieren die Fasern mit kleinerem Durchmesser normalerweise keine Aktionspotentiale, bis die Person die Blase entleeren möchte. Um die Blase zu entleeren, werden Aktionspotentiale entlang der Nervenfasern mit kleinerem Durchmesser 20a, 20b gesendet, wobei gleichzeitig das Senden von Aktionspotentialen entlang der Nervenfasern mit größerem Durchmesser 18a, 18b beendet wird. Dies bewirkt, daß sich der Urethralsphinkter entspannt, und erlaubt es, daß sich der Blasenauslaß öffnet, wobei gleichzeitig der Detrusor kontrahiert, um Urin auszulassen.
  • Analog stellen die S&sub5;- und S&sub4;-Sakralvorderwurzeln und in geringerem Maße die S&sub2;-Sakralvorderwurzeln Nervenfasern bereit, die Bündel 22a, 22b von Nervenfasern mit größerem Durchmesser 24a, 24b und Nervenfasern mit kleinerem Durchmesser 26a, 26b definieren. Die Nervenfasern mit größerem Durchmesser steuern einen Analsphinktermuskel 28, und die Nervenfasern mit kleinerem Durchmesser 26a, 26b steuern Muskeln, die die Kontraktion um den Rektalkanal 30 herum bewirken. Die Defäkation wird durch gleichzeitiges Beenden der Zufuhr von Aktionspotentialen an dem Sphinkter 28 erreicht, was seine Entspannung ermöglicht, während die Nervenfasern mit kleinerem Durchmesser 26a, 26b Aktionspotentiale zu den Muskeln transportieren, die die Kontraktion des Rektalkanals 30 bewirken.
  • Analog steuern Bündel von Nervenfasern 32a, 32b, in erster Linie von den S&sub2;- Sakralvorderwurzeln, die Peniserektion.
  • Rückenmarkverletzungen und verschiedene andere medizinische Zustände können einen Verlust der Kontrolle dieser Organe bewirken. Um diese Kontrolle wieder herzustellen, wird eine Manschettenelektrode 40 um jede geeignete Sakralvorderwurzel gelegt. Diese Manschettenelektroden werden für elektrisch erregende Aktionspotentiale an den Nervenfasern mit kleinerem Durchmesser konfiguriert, während die natürlich und elektrisch aktivierten Aktionspotentiale, die sich stromabwärts an den Nerven mit größerem Durchmesser fortpflanzen, blockiert werden. Speziell werden Elektroden 40a, 40b um die S&sub3;-Wurzeln herum implantiert, um Aktionspotentiale anzuregen, die den Detrusor aktivieren, während die Übertragung von Aktionspotentialen an den Nervenfasern mit größerem Durchmesser 18a, 18b blockiert wird, um die Entspannung des Sphinkters 12 zu ermöglichen. Analog werden Elektroden 40c, 40d operativ um die S&sub4;-Wurzeln herum implantiert. Elektroden 40e und 40f werden um die S&sub2;-Wurzeln herum implantiert, um die Peniserektion zu steuern.
  • Jede der Elektroden ist mit besonderem Bezug auf die Fig. 2 und 3 eine tripolare Elektrode. Vorzugsweise ist die Elektrode eine selbst-windende Spiralelek trode, die so beeinflußt ist, daß sie sich um die ausgewählte Wurzel windet, analog der Elektrode, die in US-Patent Nr. 4.602.624 veranschaulicht wird. Die Manschettenelektrode 40 besitzt eine Isolatorschicht 42, die so beeinflußt ist, daß sie sich um die verbundene Nervenwurzel windet. In ihrer gewundenen Form hat die Schicht 42 einen Innendurchmesser, der dem Durchmesser der Nervenwurzel sehr nahe ist. Beispielsweise wird für eine Nervenwurzel oder einen Nervenstamm mit etwa 1,0 mm Durchmesser ein innerer Manschettendurchmesser von 1,0 mm bevorzugt Vorzugsweise windet sich die Manschette 1,5- bis 2mal um den Nerv, um Kriechströme zu verhindern, wobei wenige Umhüllungen ausreichend sind, die noch leicht zu installieren sind.
  • Die Manschettenelektrode schließt einen mittleren stimulierenden Kontakt 44, einen Kontakt am stromaufwärtigen Ende (46) zu dem Rückenmark hin und einen Kontakt am stromabwärtigen Ende (48) zu dem kontrollierten Organ hin ein. Jede Kontaktoberfläche wird durch einen dünnen, (vorzugsweise etwa 0,5 mm) breiten Streifen eines leitfähigen Films, beispielsweise Platin, Iridiumoxid, Titanoxid oder ähnliches, festgelegt. In der gewundenen Konfiguration bildet jeder Streifen einen ringförmigen elektrischen Kontakt, der teilweise oder vollständig um die Nervenwurzel verläuft.
  • Der Abstand zwischen den ringförmigen Elektroden wird gemäß den relativen Größen der Nervenfasern ausgewählt. Der Abstand wird so gewählt, daß es etwa 3 bis 4 Knoten der Fasern mit größerem Durchmesser zwischen jedem Paar von Elektrodenringen gibt Die internodale Länge beträgt im allgemeinen etwa das 100fache des Faserdurchmessers. Beispielsweise hat eine Faser mit 20 um Durchmesser eine internodale Länge von etwa 2 mm. Analog hat eine 10 um-Faser eine internodale Länge von etwa 1 mm. In der bevorzugten Ausführung ist die Manschettenelektrode etwa 20 mm lang, wobei die Elektrodenringe einen Abstand von etwa 6 bis 8 mm von einander haben. Aktionspotentiale pflanzen sich von Knoten zu Knoten fort. Wenn ein Knoten für einen Moment mit einem elektrischen Stimulus depolarisiert ist, startet ein Aktionspotential, das sich sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts fortpflanzt Wenn eine Nervenregion einer ausreichenden Hyperpolarisation ausgesetzt wird, kann ein Aktionspotential nicht passieren, und das Aktionspotential stirbt aus oder wird blockiert.
  • In der bevorzugten Ausführung legt eine Stromquelle 50 einen quasitrapezförmigen Stimulusstromimpuls 56 zwischen dem zentralen elektrischen Kontakt 44 und den beiden Endkontakten 46 und 48 an. Dieser Impuls hat eine ausreichende Amplitude an seinen Anstiegskanten, um die Konten sowohl der Nervenfasern mit größerem Durchmesser als auch der mit kleinerem Durchmesser zu depolarisieren (depolarisieren von dem Ruhezustand bei etwa -25 mV quer durch die Membranen der Knoten) und Aktionspotentiale zu initiieren, die sich dort bidirektional fortpflanzen. Der Stromimpuls hat ein flaches Plateau 54 in der Größenordnung von 300 bis 500 uS. das die Konten der Nervenfasern im Bereich der Elektroden, die sich an den Enden der Manschette befinden, 46, 48 hyperpolarisiert Die Amplitude des Stromimpulses wird so gewählt, daß ein Hyperpolarisierungspotential, das etwa 55 mV negativer als das Ruhepotential ist, quer durch die Knoten der Nervenfasern mit größerem Durchmesser erzeugt wird, an denen Aktionspotentiale blockiert werden. Ein kleineres Magnitudenpotential wird quer durch die Knoten der Nervenfasern mit kleinerem Durchmesser erzeugt, an denen Aktionspotentiale das Passieren erlaubt wird. Es ist anzumerken, daß niedrige elektrische Ströme erforderlich sind, um das Potential an den Konten der Fasern mit größerem Durchmesser als an den Konten der Fasern mit kleinerem Durchmesser zu verringern, weil der Knotenabstand für Nervenfasern mit größerem Durchmesser größer als für Fasern mit kleinerem Durchmesser ist. Die Amplitude des Plateaus wird eingestellt, um auszuwählen, welche Durchmesser von Nervenfasern hyperpolarisiert sein werden, um einen Anteil zu blockieren. Die Erhöhung der Plateauamplitude erhöht die Hyperpolarisation, um zunehmend Nervenfasern mit kleinerem Durchmesser zu blockieren. Ein exponentiell abklingendes Ende 56 verhindert das anodische Knickstellenphänomen. Stellwiderstandselemente 58 und 60 werden einbezogen, um eine Stromverteilung zu erzeugen, die Aktionspotentiale erlauben würde, die in einer Richtung, aber nicht in der anderen blockiert werden (was beispielsweise den Durchgang in der stromaufwärtigen Richtung erlaubt, aber die stromabwärtige Fortpflanzung an der strom abwärtigen Elektrode blockiert oder den Blockadeeffekt stoppt, weil der Strom an der stromabwärtigen Elektrode höher ist.
  • Fig. 4 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Durchmesser der Nervenfaser und dem Minimumstrom von der Blockadestromquelle 50, der notwendig ist, um die Bewegung der Aktionspotentiale in den Nervenfasern mit unterschiedlichen Durchmessern zu blockieren. Beispielsweise blockiert ein Blockadestrom von etwa 0,325 mA den Fluß der Aktionspotentiale in der Nervenfaser mit einem Durchmesser von etwa 10 um oder größer. Analog beschreibt Fig. 4 den Blockadestrom, der für andere Durchmesser geliefert wird, zwischen denen man wünschenswerterweise unterscheiden kann.
  • In der bevorzugten Ausführung besitzt der Erregungsimpuls 52 aus der Stromquelle 50 eine ausreichende Magnitude, um ein Aktionspotential in den Nerven mit allen Größen, die in dem Bündel oder der Wurzel vorhanden sind, anzuregen. Bei dem Blockadepotential ist die Menge des Stroms, die notwendig ist, um Aktionspotentiale anzuregen, in Fasern mit kleinerem Durchmesser höher als in Fasern mit größerem Durchmesser. Folglich können durch entsprechende Dimensionierung des Erregungsstromimpulses Aktionspotentiale selektiv nur in Nervenfasern erzeugt werden, die größer als ein gewählter, entsprechender Durchmesser sind. Diese Technik kann Anwendung beim Senden von Signalen nur an den Urethralsphinkter finden, um den Sphinkter zu kontrahieren, während es den Blasendetrusormuskeln erlaubt wird, sich zu entspannen, wenn die Blase nicht geleert ist.
  • Die Elektroden 40c, 40d an der S&sub4;-Vorderwurzel werden analog gesteuert, um Aktionspotentiale an den kleineren Nervenfasern mit geeignetem Durchmesser zu bewirken, um die Kontraktion der Muskaltur anzuregen, während Aktionspotentiale an den Nervenfasern mit größerem Durchmesser blockiert werden, damit sich der äußere Sphinkter entspannt, um die Defäkation zu bewirken. Die Elektroden 40e, 40f werden gesteuert, um die arteriellen Kontrollmuskeln zu entspannten.
  • Diese Technik kann verwendet werden, um zwischen anderen Organen oder Muskelgruppen zu unterscheiden. Die Erfindung kann Anwendung in Verbindung mit anderen motorischen oder sensorischen Nerven finden. Beispielsweise können mittels Durchfluß von Aktionspotentialen an unterschiedlich großen Nervenfasern des Akustikus unterschiedliche Töne an das Gehirn übermittelt werden. Analog können andere Informationen in das Gehirn durch selektive Anregung von Aktionspotentialen in anderen afferenten Nervenfasern eingegeben werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum selektiven Steuern der Entleerung der Harnblase eines Patienten durch gleichzeitiges Erzeugen von Aktionspotentialen an Nervenfasern mit kleinerem Durchmesser, die die Kontraktion der Harnblase des Patienten verursachen, und Unterdrücken von Aktionspotentialen in Nervenfasern mit größerem Durchmesser, die mit dem Urethralspinkter des Patienten verbunden sind, um den Urethralspinkter entspannen zu lassen, wobei die Nervenfasern mit größeren und kleinerem Durchmesser teilweise von ersten linken und rechten (S&sub2;) Sakralwurzeln, zweiten linken und rechten (S&sub3;) Sakralwurzeln und dritten linken und rechten (S&sub4;) Sakralwurzeln ausgehen, wobei die Vorrichtung
eine erste Manschettenelektrode (40a), die angepaßt ist, wenigstens teilweise die zweite linke (S&sub3;) Sakralwurzel zu umschließen;
eine zweite Manschettenelektrode (40b), die angepaßt ist, wenigstens teilweise die zweite rechte (S&sub3;) Sakralwurzel zu umschließen;
eine dritte Manschettenelektrode (40c), die angepaßt ist, wenigstens teilweise die dritte linke (S&sub4;) Sakralwurzel zu umschließen;
eine vierte Manschettenelektrode (40d), die angepaßt ist, wenigstens teilweise die dritte rechte (S&sub4;) Sakralwurzel zu umschließen;
jeder der ersten, zweiten, dritten und vierten Manschettenelektroden einen zentralen elektrischen Kontakt (44), einen elektrischen Kontakt am stromaufwärtigen Ende (46) und einen elektrischen Kontakt am stromabwärtigen Ende (48) einschließt, wobei jede der Manschettenelektroden angepaßt ist, wenigstens teilweise die jeweilige Wurzel in einer vorbestimmten Orientierung mit ihrem elektrischen Kontakt am stromaufwärtigen Ende zu umschließen, der näher an der Wirbelsäule des Patienten als deren elektrischer Kontakt am stromabwärtigen Ende angeordnet ist;
eine Stromquelle (50), die zwischen den elektrischen Endkontakten und dem zentralen elektrischen Kontakt jeder Manschettenelektrode zum selektiven Anlegen quasi-trapezförmiger Stromimpulse geschaltet sind, die ein im allgemeinen flaches Plateau (54) und ein exponentiell abklingenes Ende (56) haben;
Mittel (50, 58, 60) zum Einstellen einer Amplitude der Stromimpulse, so daß (i) ein im wesentlichen -25-Millivolt Potential in bezug auf ein Ruhepotential zwischen besagtem zentralen elektrischen Kontakt (44) und einem der besagten Kontakte am stromaufwärtigem Ende (46) oder stromabwärtigem Ende (48) erzeugt wird und (ii) ein Potential, das etwa 55 Millivolt negativer als das Ruhepotential ist, zwischen besagtem zentralen elektrischen Kontakt (44) und dem anderen der besagten elektrischen Kontakte am stromaufwärtigem Ende (46) oder stromabwärtigem Ende (48) erzeugt wird,
umfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Stromquelle Mittel zum selektiven Anlegen quasi-trapezförmiger Stromimpulse einschließt, die ein im allgemeinen flaches Plateau für 300-500 us (52) und besagtes exponentiell abklingenes Ende haben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin wenigstens ein Stellwiderstandselement (58, 60) umfaßt, das zwischen besagte Stromquelle und einen der besagten elektrischen Endkontake jeder Manschettenelektrode geschaltet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein Paar Stellwiderstandselemente (58, 60) umfaßt, die zwischen die Stromquelle und den elektrischen Endkontake jeder Manschettenelektrode zum Erzeugen einer Stromverteilung geschaltet sind, die ein Aktionspotential erlaubt, das an besagten Fasern mit größerem Durchmesser in einer orthodromen Richtung blockiert wird, aber nicht an besagten Nervenfasern mit kleinerem Durchmesser in besagter orthodromen Richtung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein Paar Stellwiderstandselemente (58, 60) umfaßt, die zwischen die Stromquelle und den elektrischen Endkontake jeder Manschettenelektrode zum Ausführen einer Aktionspotentialsperrwirkung in jeder Manschettenelektrode geschaltet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagte elektrische Kontakte jeder der besagten ersten, zweiten, dritten und vierten Manschettenelektroden einen leitfähigen Film umfassen, der aus der Gruppe gewählt wurde, die aus Platin, Iridiumoxid und Titanoxid besteht.
DE69229913T 1991-03-11 1992-03-10 Miktionunterstützungsvorrichtung Expired - Lifetime DE69229913T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/667,523 US5199430A (en) 1991-03-11 1991-03-11 Micturitional assist device
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DE69229913D1 DE69229913D1 (de) 1999-10-07
DE69229913T2 true DE69229913T2 (de) 2000-04-20

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DE69229913T Expired - Lifetime DE69229913T2 (de) 1991-03-11 1992-03-10 Miktionunterstützungsvorrichtung

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